Математическая запись закона теплового действия электрического тока
Математическая запись закона теплового действия тока:
,
где Q – количество теплоты, выделяющееся в проводнике при прохождении в нём электрического тока, Дж;
R – сопротивление проводника, Ом;
I – сила тока, протекающего в проводнике, А;
t – время протекания тока в проводнике, с.
.
Количество теплоты, выделяющееся в проводнике с током, равно работе электрического тока. Поэтому можем с учётом выражения работы электрического тока записать:
,
или
,
где U – напряжение на зажимах проводника, В;
Р – мощность электрического тока, Вт.
Пример 5.2 Медный проводник длиной 1000 м и площадью поперечного сечения 3,42 мм2 подключен к источнику постоянного тока напряжением 200 В. Определить сопротивление проводника, силу электрического тока в проводнике, количество теплоты, которая выделяется в проводнике за 250 с, и мощность электрического тока.
Решение.
1. Составляем условие в технической системе:
l = 1000 м
S = 3,42 мм2
r = 0,0171 Ом×мм2/м
U = 200 В
t = 250 с
R, I, Q, Р – ?
2. Сопротивление проводника находим по расчётной формуле:
,
.
3. Подставляем значения физических величин и находим сопротивление проводника:
, .
4. Силу электрического тока в проводнике определяем по закону Ома:
,
.
5. Подставляем значения физических величин и находим силу электрического тока в проводнике:
, .
6. Количество теплоты, выделяющееся в проводнике при протекании электрического тока в проводнике, определяем по выражению:
,
.
7. Подставляем значения физических величин и находим количество теплоты электрического тока в проводнике:
, .
8. Мощность электрического тока определяем по формуле:
,
.
9. Подставляем значения физических величин и находим мощность электрического тока:
, .
Таблица 5.2
№ п/п | Вопрос, задание | Номер правильного ответа |
В чём суть явления теплового действия электрического тока? | ||
Кто установил закон теплового действия тока? | ||
Какие физические величины используются для описания явления электрического тока? | ||
Сформулируйте закон теплового действия электрического тока. | ||
Как математически записывается закон теплового действия тока? | ||
Какая единица теплоты? | ||
Медный проводник длиной 500 м и площадью поперечного сечения 1,71 мм2 подключен к источнику постоянного тока напряжением 200 В. Определить сопротивление проводника в омах. | ||
Для предыдущей задачи определить силу электрического тока в проводнике в амперах. | ||
Для предыдущей задачи определить количество теплоты в джоулях, которая выделяется в проводнике за 100 с. | ||
Для предыдущей задачи определить мощность электрического тока в ваттах. |
Sнечёт. – Sчёт. = –5.
Таблица 5.2а
Номер правильного ответа | Правильный ответ |
. | |
Джоуль. | |
5. | |
40. | |
800000. | |
8000. | |
В том, что проводник с током нагревается. | |
Эмилий Ленц и Джеймс Джоуль. | |
Теплота, сопротивление проводника, сила тока, время. | |
Количество теплоты, выделяющееся в проводнике при прохождении в нём электрического тока, прямо пропорционально сопротивлению проводника, квадрату силы электрического тока и времени протекания тока. |